本文來(lái)自微信公眾號(hào)“工聯(lián)網(wǎng)iitime”，【作者】劉艷玲。
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)作為企業(yè)開(kāi)展研發(fā)、生產(chǎn)、辦公以及經(jīng)營(yíng)等一系列活動(dòng)的關(guān)鍵支撐網(wǎng)絡(luò)，其重要性不言而喻。它猶如企業(yè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，貫穿于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)流程之中，從最基礎(chǔ)的原材料加工，到復(fù)雜的產(chǎn)品組裝，再到企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，都離不開(kāi)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的保障。
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)難以滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的全新需求
傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)主要包括現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無(wú)線，呈現(xiàn)寬帶化、分組化和無(wú)線化的發(fā)展趨勢(shì)。
隨著新技術(shù)的不斷創(chuàng)新迭代，工業(yè)領(lǐng)域與ICT技術(shù)的融合正在以前所未有的速度加速推進(jìn)。產(chǎn)業(yè)升級(jí)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為了工業(yè)發(fā)展的兩大核心趨勢(shì)。
在這樣的大背景下，工業(yè)應(yīng)用呈現(xiàn)出了蓬勃的創(chuàng)新態(tài)勢(shì)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)柔性排產(chǎn)、立體產(chǎn)線、視覺(jué)質(zhì)檢、遠(yuǎn)程集控等一系列智能應(yīng)用與設(shè)備如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。這些創(chuàng)新應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能提出了更為嚴(yán)格的要求。就好比一件曾經(jīng)合身的衣服，隨著身體的成長(zhǎng)，如今已變得緊繃不適。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的全新需求，迫切需要一種基于全新架構(gòu)的新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，提供廣覆蓋、智能化、移動(dòng)性、大帶寬、低時(shí)延、端到端確定傳輸?shù)染W(wǎng)絡(luò)功能。
日前，中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所副所長(zhǎng)湯立波在“新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新論壇暨2024工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新大會(huì)”發(fā)布了《新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)》，并對(duì)該架構(gòu)進(jìn)行了深度解讀，為我們揭開(kāi)了新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的面紗。
湯立波指出，新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)面向技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)、應(yīng)用需求牽引、生態(tài)重構(gòu)加速的時(shí)代需求，突出了“泛在互聯(lián)、確定承載、控網(wǎng)算集成、開(kāi)放智能、安全可控”的新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)五大創(chuàng)新特征。
從架構(gòu)層面來(lái)看，新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)采用了“3X3”矩陣架構(gòu)。從能力角度而言，網(wǎng)聯(lián)和算力能力從傳統(tǒng)的控制體系中分離出來(lái)，形成了“控-網(wǎng)-算”三要素協(xié)同的新架構(gòu)。在層級(jí)方面，新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)以端-邊-云為主體構(gòu)建了更為扁平化的三層級(jí)互聯(lián)模式，包括工控三層、網(wǎng)聯(lián)三域、算力三級(jí)。
具體來(lái)看，工控三層即現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行、邊緣管控和中心決策，它們通過(guò)扁平開(kāi)放、分層管控的方式實(shí)現(xiàn)智能控制和管理。網(wǎng)聯(lián)三域包括現(xiàn)場(chǎng)接入網(wǎng)、邊緣匯聚網(wǎng)和中心骨干網(wǎng)，通過(guò)一網(wǎng)到底、分域服務(wù)實(shí)現(xiàn)確定可靠網(wǎng)聯(lián)。算力三級(jí)包括現(xiàn)場(chǎng)算力、邊緣算力和中心算力，通過(guò)算力覆蓋、分級(jí)賦能實(shí)現(xiàn)智能上下貫通。
5G已成為新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分
新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)借助5G、TSN、PON、Wi-Fi、云計(jì)算、AI等新一代信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的全面升級(jí)，為規(guī)?；?、智能化工業(yè)應(yīng)用打造了先進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)施底座。
“其中，5G已經(jīng)成為新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。”中國(guó)聯(lián)通大數(shù)據(jù)首席科學(xué)家范濟(jì)安博士表示。5G已成為基礎(chǔ)電信企業(yè)進(jìn)入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的關(guān)鍵抓手?；A(chǔ)電信企業(yè)紛紛推出了一系列豐富多彩的“5G+”服務(wù)，如5G+PON、5G+TSN、5G+Wi-Fi、5G+邊緣計(jì)算、5G+智能終端等，成為新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的一支新生力量。
當(dāng)前，5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)逐漸從外圍輔助角色向生產(chǎn)核心地位轉(zhuǎn)變，已經(jīng)出現(xiàn)了以5G為主的新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)替代傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的場(chǎng)景。
例如，在新能源發(fā)電領(lǐng)域，隨著光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電方式的大規(guī)模發(fā)展，發(fā)電廠區(qū)往往占地面積巨大且位置偏遠(yuǎn)。按照傳統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式，無(wú)論是建設(shè)成本還是建設(shè)周期都無(wú)法滿足實(shí)際需求。而5G的泛在網(wǎng)絡(luò)可以直接用來(lái)建設(shè)新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將廠區(qū)的管理、生產(chǎn)、控制等各個(gè)環(huán)節(jié)都整合到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)之上。
此外，在現(xiàn)代制造業(yè)中，許多工廠開(kāi)始追求柔性制造，需要實(shí)現(xiàn)小批量定制化、個(gè)性化生產(chǎn)。在這種生產(chǎn)模式下，移動(dòng)性的工位、不斷變化的產(chǎn)線以及靈活的配送等環(huán)節(jié)都離不開(kāi)5G等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)連接和控制，5G網(wǎng)絡(luò)為這些需求提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)支持，保障了生產(chǎn)的靈活性和高效性。
在通信速率方面，新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了顯著提升?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長(zhǎng)，從大量的傳感器實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，到高清視頻監(jiān)控信息，再到復(fù)雜的設(shè)計(jì)模型和生產(chǎn)指令，都需要快速傳輸。新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的高速通信能力就像一條寬闊的信息高速公路，能夠以極快的速度傳輸這些海量數(shù)據(jù)。例如，在汽車制造企業(yè)的自動(dòng)化噴漆車間，高分辨率的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒治鱿到y(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的高通信速率確保了數(shù)據(jù)的快速傳輸，使檢測(cè)過(guò)程能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成，從而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
新型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)以其創(chuàng)新的架構(gòu)和強(qiáng)大的功能，在工業(yè)發(fā)展的新時(shí)代展現(xiàn)出了巨大的潛力和價(jià)值，它將引領(lǐng)工業(yè)朝著更加智能化、高效化的方向不斷邁進(jìn)，成為工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動(dòng)力。
